新发现，曹晓风/钱文峰揭示蛋白翻译的调控新机制
多聚腺苷酸化在真核生物中产生成熟mRNA中起关键作用。人们普遍认为，聚（A）结合蛋白（PAB）与聚（A） -尾mRNA均匀结合，调节其稳定性和翻译效率。尽管PAB的重要性及其与mRNA poly（A）尾部的普遍结合，PAB结合的分子功能仍不清楚。
2019年9月3日，中国科学院遗传发育研究所曹晓风及钱文峰共同通讯在Genome Biology 在线发表题为“Impact of poly(A)-tail G-content on Arabidopsis PAB binding and their role in enhancing translational efficiency”的研究论文，该研究发现AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8的纯合三重突变体是胚胎致死的。为了理解分子基础，研究人员描述了这些PAB的RNA结合全景。AtPAB结合效率在基因中变化超过一个数量级。为了确定考虑变化的序列，研究人员执行poly（A）-seq直接对全长poly（A）尾部进行排序。超过10％的poly（A）尾巴含有至少一个鸟苷（G）；其中，G含量从0.8％到28％不等。这些鸟嘌呤经常将poly（A）尾部分成散布的A-束，因此导致基因之间AtPAB结合效率的变化。Ribo-seq和全基因组RNA稳定性测定表明，基因的AtPAB结合效率与翻译效率而非mRNA稳定性正相关。一致地，当特定AtPAB缺失时，具有更强AtPAB结合的基因表现出更高的翻译效率降低。
总而言之，研究提供了一种新的机制，即基因的翻译效率可以通过G-含量依赖的PAB结合来调节，为更好地理解poly（A）尾部相关的基因表达调控铺平了道路。
从出生（转录）到死亡（降解），各种RNA结合蛋白几乎调节mRNA生命的每一步。一个保守的RNA结合蛋白家族，即细胞质poly（A）结合蛋白（PABs）。PAB由芽殖酵母和果蝇中的单个基因以及秀丽隐杆线虫，非洲爪蟾，小鼠和人类中的重复基因编码。已经基于序列相似性鉴定了8个拟南芥PAB基因。其中三种，AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8，在广泛的组织和发育阶段中高度表达。atpab2 atpab4和atpab2 atpab8的双突变体表现出叶形，长角果生长，株高和开花时间的多效性发育异常。它们还表现出降低的乙烯敏感性，增强的芜菁花叶病毒抗性，以及模式触发免疫的缺陷。这些观察结果表明AtPABs在基本细胞功能中的关键作用。
AtPABs在植物中发挥着重要作用
通常认为PAB均匀地结合mRNA的尾巴poly（A）。基于这种想法，开发了一种分离组织特异性mRNA的方法；表位标记的PAB由组织特异性启动子表达，用于在组织中不加区别地免疫沉淀mRNA 。有趣的是，最近的研究发现非A核苷酸（C，G或U）整合到poly（A）尾。在HeLa细胞中，鸟苷被鉴定为poly（A）尾中最丰富的非A核苷酸，并且在基因中表现出可变频率。这些非A核苷酸可能影响PAB结合，因为PAB的RNA识别基序主要与A-束结合。例如，人类PAB或酵母Pab1p结合分别需要一段11或12个连续的A。
mRNA以不同的效率结合AtPAB
尽管PAB的重要性及其与mRNA poly（A）尾部的普遍结合，PAB结合的分子功能仍不清楚。已经报道了PAB在mRNA稳定性和翻译效率中的调节作用，但大多数证据来自无细胞系统和报告基因分析。例如，细胞提取物中PAB的消耗促进了多腺苷酸化β-珠蛋白mRNA的降解，而将PAB再回补到系统中则重新稳定了那些报告mRNA 。此外，PAB促进了40S核糖体亚基的募集以及体外翻译系统中80S核糖体起始复合物的组装。此外，PABs与真核翻译起始因子4G（eIF4G）相互作用，协同促进荧光素酶报告基因的翻译。总的来说，PAB对内源基因表达的调节作用仍然很大程度上未知。
G含量有助于AtPAB的结合变异
对于该研究，发现AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8的纯合三重突变体是胚胎致死的。为了理解分子基础，研究人员描述了这些PAB的RNA结合全景。AtPAB结合效率在基因中变化超过一个数量级。为了确定考虑变化的序列，研究人员执行poly（A）-seq直接对全长poly（A）尾部进行排序。超过10％的poly（A）尾巴含有至少一个鸟苷（G）；其中，G含量从0.8％到28％不等。这些鸟嘌呤经常将poly（A）尾部分成散布的A-束，因此导致基因之间AtPAB结合效率的变化。Ribo-seq和全基因组RNA稳定性测定表明，基因的AtPAB结合效率与翻译效率而非mRNA稳定性正相关。一致地，当特定AtPAB缺失时，具有更强AtPAB结合的基因表现出更高的翻译效率降低。
AtPAB提高翻译效率
总而言之，研究提供了一种新的机制，即基因的翻译效率可以通过G-含量依赖的PAB结合来调节，为更好地理解poly（A）尾部相关的基因表达调控铺平了道路。
参考信息：
https://genomebiology.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13059-019-1799-8
